来自北京工业大学的一群大学生，受“蜘蛛侠”的启发，出了独特的六爪攀壁蜘蛛机器人，大大增强了野外活动的灵活性，不仅可应用于作战，还能在地震、滑坡等自然灾害的应急抢险中发挥作用。他们的这项成果今年在全国大学生机械产品数字化设计大赛中获得了一等奖。团队成员表示，他们打算利用3D打印技术制造实物，希望能得到资金和技术，让“蜘蛛侠”早日投身应用。
吴桐、任涵、王凯是北京工业大学机械工程系2011级的本科生，三人主创设计了六爪攀爬蜘蛛机器人。吴桐年初和任涵、王凯决定参加全国大学生机械产品数字化设计大赛，“我们最早想到的是设计一种遥控爬墙车，但是选用何种外形却迟迟定不下来。”吴桐说，大家边讨论边否定，一晃就离项目报名只剩下最后一个星期了。
在前期调查时，他们发现军队搜集情报的主要方式依旧是单兵侦察。单兵装备极其繁琐，头盔、防毒面具、枪支、刀具……这使得侦察兵行动不便，极易被发现。而机器蜘蛛成本相对较低且体型小不易被发现，即使被发现并破坏后仍然可以再造，继续执行侦察任务。
外形创意确立，三人团队就立即投入了实际设计阶段。为“蜘蛛侠”匹配怎样的动力，让团队在一开始犯了难。“我们希望它就像蜘蛛那样爬行，但如果在立体的墙壁攀爬，机器人肯定会掉下来。”任涵说，为这个问题他和同伴好几次讨论到深夜，“画废了无数张图纸。”后来他们想到了直升机螺旋桨的动力方式，“原理是一样的，换个设计角度就行，因为直升机的螺旋桨是通过气流使直升机向上飞行。我们的设计是需要机器人吸附在墙体上。”任涵说。
在他们的设计中，六爪攀壁蜘蛛机器人如同排球大小，“腹部”底盘较低，并且安装了驱动风扇。假设所攀爬的墙体为一张纸，当纸靠近运转的电风扇时，由于压力差的改变，纸会被紧紧吸附在电扇表面。正是运用了这个原理，当机器人腹部的驱动风扇开始运转，它便可以稳稳地吸附于墙体上。此外，为了进一步强化“蜘蛛侠”的抓壁能力，设计团队为它设计了六条有如真蜘蛛弧度的腿，并对腿部进行了纹络处理，相当于汽车轮胎的胎纹，增大了摩擦系数，强化了攀爬能力。
在机器蜘蛛的设计中，团队选择了给它的外壳做一个曲面造型。曲面外壳全部为圆角设计，每一个角的弧面都如同鸡蛋壳表面的弧度，使得外壳更加坚固。如果把蜘蛛的外壳按照传统工艺加工，就必须先制造具有相对弧度表面的模具，然后进行浇注。使用传统机械方法加工，外壳的厚度就不容易被控制，容易产生薄厚不均的状况。
他们想到了3D打印技术，这种技术运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，可以通过逐层打印的方式来构造物体。在构造过程中，设计者可以严格控制外壳设计的每一个细节，设计和制造出更加复杂的曲面造型。“目前逐渐成熟的3D打印技术加工精度高达纳米级，它可以对不同产品设计的所有零件都在同一个机器上加工，而且加工完可以直接组装使用，通过3D技术进行“蜘蛛侠”的加工，就可以任意按比例缩减蜘蛛的体积，使得机器人的体型更接近真实蜘蛛的大小，令其更加隐蔽，不易被敌军发现。
现在任涵、吴桐、王凯都已进入大四年级。任涵说，因为“蜘蛛侠”设计项目，他们获得了参赛保研的机会，未来几年还会继续留在北工大读研究生，“我们会继续在一起研究3D打印攀壁蜘蛛这个项目。”任涵告诉记者，目前的3D打印蜘蛛还只是构建出了一个基本雏形。因此只能应用于幼儿玩具领域。但是，只要能把设计更加精细化，完整化，“蜘蛛侠”完全可以应用于军事领域。不仅如此，当遇到地震、滑坡、泥石流等灾害时，“蜘蛛侠” 可以第一时间进入灾区，勘探被埋在建筑下的伤员，不会因为害怕余震而耽误了挽救伤亡的黄金时间。由于蜘蛛机器人的体型较小，可以从较小的缝隙钻入。不用花费大量人力、物力和时间清理废墟，大大提高救援效率。
2014-11-18 来源：北京晚报 编辑：Bestet
